鳳眼蓮改性制備土壤改良型高吸水性樹脂的研究.pdf

1、利用鳳眼蓮中的纖維素，采用復合引發(fā)劑體系——過硫酸鉀(KSB)/亞硫酸氫鈉、硝酸鈰銨(CAN)，引入兩種單體——丙烯酸(AA)、丙烯酰胺(AM)進行接枝共聚，采用N，N-亞甲基雙丙烯酰胺輕度交聯(lián)(MBA)，制備出的土壤改良用途的高吸水性樹脂(SAR)具備良好的吸水、保水、凝膠強度等性能。該高吸水性樹脂能夠很好的改善土壤的理化性質，并對高吸水性樹脂的復合化、耐鹽性、降解性、低成本等方面作出探索。 研究了不同改性方式對風眼蓮成分、表

2、面形態(tài)、結晶度的影響及對其制備高吸水性樹脂性能的影響；通過一系列均勻實驗探討了合成條件中諸多因素對樹脂接枝效率、吸水倍率的影響，并得出了最佳反應條件；對最佳條件下制備的高吸水性樹脂進行了性能研究；利用紅外光譜、X-射線衍射、晶相顯微鏡、掃描電鏡、示差掃描量熱儀對改性前后的鳳眼蓮及高吸水性樹脂的結構、形態(tài)、熱性能進行了表征。 結果表明： 一、不同改性方式對粉碎后鳳眼蓮的成分有不同影響。 首先用鹽酸水解．乙醚索氏提取

3、法去掉微量的粗脂肪，用消化-蒸餾法去掉少量的粗蛋白，然后用不同的改性方法對鳳眼蓮進一步純化和活化。 (1)酸法：1mol/L硝酸在100℃降解2.5～3.5h只能去除大量的半纖維素、部分木質素灰分。 (2)堿法：W<,NaOH>=10％的水溶液室溫浸泡2～3d處理沒有明顯效果。 (3)堿蒸煮：W<,NaOH>=14％的水溶液、150℃、0.6MPa、保溫時間45min能有效除去木質素灰分、半纖維素。通過紅外光譜、

4、X-衍射、晶相顯微鏡進一步證實了各種改性方式對鳳眼蓮纖維素的純化活化效果。 二、風眼蓮復合處理法制備出的樹脂吸水倍率較理想。同上，先將風眼蓮中少量的粗脂肪和粗蛋白去除。 (1)W<,NaOH>=10％的水溶液室溫浸泡2～3d處理后用1mol/L硝酸在100℃下降解1.5～2.0h； (2)W<,NH<,3>H<,2>O>=10％的氨水室溫24h浸泡處理后用1mol/L硝酸在100℃下降解1.0～1.5h;

5、 (3)W<,NaOH>=14％的水溶液、150℃、0.6MPa、保溫時間45min后用1mol/L硝酸在100℃降解0.5～1.0h；探索出各復合處理方式最佳降解時間分別為60min、45min、30min；吸水倍率分別為149倍、198倍、286倍。 三、高吸水性樹脂合成的最佳條件：中和劑為NaOH，單體與鳳眼蓮粉末質量比為6；交聯(lián)劑MBA用量為單體質量的1.66％；AA中和度為40％.引發(fā)劑為氧化還原體系。引發(fā)劑中過硫酸鉀

6、為單體質量的1.16％，且m<,CAN>：m <,KSB>=1：5，m<,NaHSO<,3>>：m <,KSB>=1：3；反應時間4h；前期反應溫度45 ℃，后期反應溫度75℃；單體濃度1.6mol/L；m<,AA>：m<,AA>=3：1；引發(fā)劑分散時間45min；烘干溫度70 ℃。 四、在最佳制備工藝條件下制備的高吸水性樹脂其吸水倍率達450倍吸水速率快，10min左右即能達到飽和量的91％，其動力學類型結果為CaseⅠ類型，

7、高分子鏈在水中伸展迅速占主導地位。高吸水性樹脂保水性能好，土壤抑蒸效果明顯；重復利用性能突出，使用8次后樹脂吸水倍率仍達210余倍，適合重復利用；穩(wěn)定性好，不易霉變。 五、高吸水性樹脂的接枝效率為50.5％，單體轉化率為86％，通過紅外光譜確定了其鳳眼蓮接枝AA/AM結構的生成；DSC分析表明，高吸水性樹脂具有良好的耐熱性，玻璃化溫度在113.45℃；通過掃描電鏡觀察到高吸水性樹脂端面存在許多細孔、蜂窩結構，表面有大量呈“島嶼”